随着微电子技术和光电技术等领域的快速发展,各种电子设备和元器件都朝着高性能、高集成化的方向发展,同时也引发了在有限空间内和高热流密度下的散热问题。均热板作为一种新型的相变传热元件,由于其具有较高的导热系数和较大的冷凝面积,可以有效解决上述热控问题。近年来,各种新型均热板层出不穷,其中复合型均热板表现出了一些优异的性能。常用的实验研究方法成本高、周期长,而现有的数值分析方法,并没有针对这种均热板的,同时,由于其内部机理和结构参数的影响尚不清楚,导致优化设计手段有限。本文以复合型沟槽吸液芯均热板为研究对象,通过发展适用于这种均热板的数值分析方法,分析和揭示其内部工作机理,并以此为基础建立均热板的优化设计方法,优化其结构参数和形状,提升传热传质性能。本文的主要研究工作如下:(1)构建复合型沟槽吸液芯均热板传热传质的数值分析模型。假设蒸汽区是位于蒸发端吸液芯和冷凝端吸液芯之间的一个等温区域,采用非耦合式的求解方法,分别建立固体壁面区、吸液芯区和蒸汽区的数值分析模型,并对模型的有效性进行了验证。(2)研究不同结构参数对均热板传热传质性能的影响。分析结果表明,最佳孔隙率配置与铜粉直径有关,铜粉直径越大,最佳孔隙率越小,反之亦然。沟槽参数对均热板性能的影响具有竞争性,大的参数值有助于提升传热性能和蒸汽流动性能,而小的参数值有助于冷凝液的回流,由此提出了一种带有中心支撑柱的吸液芯优化结构。(3)提出基于试验设计和响应面的均热板参数优化设计方法。利用试验设计方法生成多组采样点,通过响应面模型拟合沟槽参数和优化目标之间的响应关系,分析了不同参数组合下均热板的传热和流动性能,并利用遗传算法分别进行了单目标优化设计和多目标优化设计,得到了不同优化目标下的最佳沟槽参数组合。(4)提出基于伴随方法的均热板形状优化设计方法。通过求解计算域的控制方程和伴随方程,分别在圆柱坐标系和笛卡尔坐标系下对吸液芯结构进行了变形设计,得到的两种优化结构可以使液体流动压降分别降低23.3%和18.5%,提升了液体的回流性能。通过上述工作,本文建立了一套基于数值分析的均热板性能分析和优化设计方法,提高了均热板设计的自由度,有望为复合型吸液芯均热板的研究提供数值分析与优化设计技术支持。